RU2566140C1 - Magnetic nanostructure powder of particles of system iron-cobalt-nickel - Google Patents

Magnetic nanostructure powder of particles of system iron-cobalt-nickel Download PDF

Info

Publication number
RU2566140C1
RU2566140C1 RU2014111571/02A RU2014111571A RU2566140C1 RU 2566140 C1 RU2566140 C1 RU 2566140C1 RU 2014111571/02 A RU2014111571/02 A RU 2014111571/02A RU 2014111571 A RU2014111571 A RU 2014111571A RU 2566140 C1 RU2566140 C1 RU 2566140C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
powder
cobalt
nickel
iron
magnetic
Prior art date
Application number
RU2014111571/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Александрович Захаров
Ксения Алексеевна Датий
Валерий Михайлович Пугачев
Артем Степанович Богомяков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт углехимии и химического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИУХМСО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ), Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт углехимии и химического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИУХМСО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ)
Priority to RU2014111571/02A priority Critical patent/RU2566140C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2566140C1 publication Critical patent/RU2566140C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, namely to magnetic powder of system Fe-Co-Ni. The magnetic nanostructure powder of the particles of the system iron-cobalt-nickel is characterised in that each powder particle contains in wt %: nickel 10-20, cobalt 10-50, iron - rest, at that contains nanocrystallites with size below 20 nm, compactly arranged in aggregates with size from 40 to 80 nm with creation of the agglomerates having spherical shape with size from 100 to 200 nm.
EFFECT: powder is characterised with high magnetic properties.
7 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к получению магнитного порошка, в частности к магнитной системе, состоящей из железа, кобальта и никеля (Fe-Co-Ni). Данная система может применяться для создания из нее или на ее основе новых магнитных материалов, например для использования в системах записи и хранения информации, при изготовлении миниатюрных магнитов, магнитных суспензий, а также как радиопоглощающий материал.The invention relates to the production of magnetic powder, in particular to a magnetic system consisting of iron, cobalt and nickel (Fe-Co-Ni). This system can be used to create new magnetic materials from it or on its basis, for example, for use in information recording and storage systems, in the manufacture of miniature magnets, magnetic suspensions, and also as a radar absorbing material.

В настоящее время магнитные нанопорошки индивидуальных металлов получают в основном двумя группами способов: химическими, основанными на осаждении с последующим восстановлением или термическим разложением оксидов или гидроксидов металлов, и физическими, включающими, чаще всего, испарение металла и последующую его конденсацию либо механическое дезагрегирование крупных (макроразмерных) образцов. Данные способы получения имеют недостатки:Currently, magnetic nanopowders of individual metals are obtained mainly in two groups of methods: chemical, based on the deposition with subsequent reduction or thermal decomposition of metal oxides or hydroxides, and physical, most often including the evaporation of the metal and its subsequent condensation or mechanical disaggregation of large (macro ) samples. These production methods have disadvantages:

высокую энергоемкость, относительно невысокие магнитные характеристики продуктов, возможность загрязнения порошка диамагнитными примесями, нестабильность магнитных свойств при повышении температуры, что в целом сказывается на их эксплуатационных характеристиках.high energy intensity, relatively low magnetic characteristics of the products, the possibility of contamination of the powder with diamagnetic impurities, the instability of the magnetic properties with increasing temperature, which generally affects their performance.

Известен порошок (патент RU 2427451, МПК B22F 9/04, B82B 3/00, опубл. 27.08.2011), полученный предварительной термической обработкой отобранного исходного материала в виде аморфной ленты из магнитомягких сплавов на основе системы Fe-Co-Ni при температуре, равной (0,25-0,29)-Tликвидуса в течение 30-90 минут с охлаждением на воздухе и предварительным измельчением термообработанной ленты до фракции 3-5 мм. Затем проводят измельчение в высокоскоростном дезинтеграторе за счет соударения частиц для получения порошка аморфной структуры с размером фракции 20-60 мкм. Заключительную термическую обработку полученного аморфного порошка проводят при температуре, равной (0,3-0,4)-Tликвидуса, в течение 30-90 мин с охлаждением на воздухе для создания наноструктуры в объеме порошка и выделения нанокристаллитов в аморфной матрице. Данный порошок имеет ряд недостатков: сложную многоступенчатую технологию получения с высокими энергозатратами, а получаемый продукт составлен из крупных частиц со сложными химическим и фазовым составами.Known powder (patent RU 2427451, IPC B22F 9/04, B82B 3/00, publ. 08/27/2011) obtained by preliminary heat treatment of the selected starting material in the form of an amorphous ribbon of soft magnetic alloys based on the Fe-Co-Ni system at a temperature equal to (0.25-0.29) -T liquidus for 30-90 minutes with cooling in air and preliminary grinding of the heat-treated tape to a fraction of 3-5 mm. Then grinding is carried out in a high-speed disintegrator due to particle collision to obtain an amorphous structure powder with a fraction size of 20-60 microns. The final heat treatment of the obtained amorphous powder is carried out at a temperature equal to (0.3-0.4) -T of liquidus for 30-90 minutes with cooling in air to create a nanostructure in the bulk of the powder and to isolate nanocrystallites in an amorphous matrix. This powder has several disadvantages: a complex multi-stage production technology with high energy consumption, and the resulting product is composed of large particles with complex chemical and phase compositions.

Известны магнитные волокна Fe-Co-Ni (статья Ji Hea Park, Soon С. Kweon, Sang Woo Kirn. Structural and magnetic properties of electrospun FeCoNi magnetic nanofibers with nanogranular phases / Journal of Nanoparticle Research, January 2012, 14:729), имеющие размер 10×100 нм. Недостатками данного материала являются: сложный фазовый состав, загрязнение большим количеством кислорода и, как следствие, недостаточно высокие магнитные характеристики (σ=160-180 Гс·см3/г), изменяющиеся под действием температуры.Fe-Co-Ni magnetic fibers are known (Ji Hea Park, Soon C. Kweon, Sang Woo Kirn. Structural and magnetic properties of electrospun FeCoNi magnetic nanofibers with nanogranular phases / Journal of Nanoparticle Research, January 2012, 14: 729) size 10 × 100 nm. The disadvantages of this material are: complex phase composition, pollution with a large amount of oxygen and, as a result, insufficiently high magnetic characteristics (σ = 160-180 G · cm 3 / g), changing under the influence of temperature.

Известен магнитный порошок Fe-Co-Ni (статья Zhang Chao-ping, Lei Bing-xin, Li Zhen. Preparation and Magnetic Properties of Nanosize FeCoNi Alloy and Composite Particles by WaterinOil Microemulsions / Nanotechnology and Precision Engineering, Jan 2012, Vol.10, №1, P.36-44), полученный восстановлением борогидридом из водно-масляной взвеси солей.Magnetic powder Fe-Co-Ni is known (Zhang Chao-ping, Lei Bing-xin, Li Zhen. Preparation and Magnetic Properties of Nanosize FeCoNi Alloy and Composite Particles by WaterinOil Microemulsions / Nanotechnology and Precision Engineering, Jan 2012, Vol. 10, No. 1, P.36-44) obtained by reduction with borohydride from a water-oil suspension of salts.

Недостатками данного материала являются: сложный фазовый состав, наличие интерметаллидов, оксидов, загрязнение большими количествами кислорода и бора, в итоге порошок имеет недостаточно высокие магнитные характеристики, состоит из крупных наночастиц (более 20 нм).The disadvantages of this material are: complex phase composition, the presence of intermetallic compounds, oxides, pollution with large quantities of oxygen and boron, as a result, the powder has insufficiently high magnetic characteristics, consists of large nanoparticles (more than 20 nm).

Наиболее близким к заявляемому изобретению является магнитный порошок Fe-Co-Ni (статья Н.Ф. Кущевская и др. Магнитные Fe-Co-Ni наночастицы, полученные восстановлением из смеси оксалатов / Report of the national academy of sciences of Ukraine, 2007, №11, P.93-98), в котором термохимические порошки Fe-Co-Ni были получены восстановлением смеси оксалатов Fe, Co и Ni с соотношением компонентов 60, 30 и 10% (масс. доля) соответственно в специальной углеродосодержащей среде путем проведения процесса в режиме «газообразная восстановительная среда-твердое тело».Closest to the claimed invention is magnetic powder Fe-Co-Ni (article by N.F. Kushchevskaya et al. Magnetic Fe-Co-Ni nanoparticles obtained by reduction from a mixture of oxalates / Report of the national academy of sciences of Ukraine, 2007, No. 11, P.93-98), in which Fe-Co-Ni thermochemical powders were obtained by reducing a mixture of Fe, Co, and Ni oxalates with a component ratio of 60, 30, and 10% (mass fraction), respectively, in a special carbon-containing medium by carrying out the process in the "gaseous reducing medium-solid" mode.

Недостатками данного порошка являются:The disadvantages of this powder are:

- сложный фазовый состав целевого продукта (смесь α- и γ-фаз Fe-Co-Ni, либо α-фазы и Fe3O4);- the complex phase composition of the target product (a mixture of α and γ phases of Fe-Co-Ni, or α phase and Fe 3 O 4 );

- крупные частицы (3-10 мкм);- large particles (3-10 microns);

- недостаточно высокие магнитные характеристики, которые изменяются в зависимости от температуры (σ=100-150 Гс·см3/г). Задачей данного изобретения является повышение магнитных свойств наноструктурированного порошка частиц системы Fe-Co-Ni.- insufficiently high magnetic characteristics, which vary depending on temperature (σ = 100-150 G · cm 3 / g). The objective of the invention is to increase the magnetic properties of the nanostructured powder of particles of the Fe-Co-Ni system.

Задача решается путем получения магнитного наноструктурированного порошка частиц системы железо-кобальт-никель, характеризующегося тем, что каждая частица порошка содержит, масс. %: никель 10-20, кобальт 10-50, железо - остальное, при этом состоит из нанокристаллитов размерами менее 20 нм, компактно сложенных в агрегаты размерами от 40 до 80 нм с образованием агломератов сферической формы с размерами от 100 до 200 нм.The problem is solved by obtaining a magnetic nanostructured powder of particles of the iron-cobalt-nickel system, characterized in that each powder particle contains, mass. %: nickel 10-20, cobalt 10-50, iron - the rest, while it consists of nanocrystallites with sizes less than 20 nm, compactly folded into aggregates with sizes from 40 to 80 nm with the formation of spherical agglomerates with sizes from 100 to 200 nm.

Способ получения магнитного наноструктурированного порошка агломератов системы Fe-Co-Ni осуществляется путем взаимодействия прекурсоров, в качестве которых используют водные растворы солей железа, кобальта и никеля в виде хлоридов, сульфатов или нитратов. Их смесь взаимодействует с реагентами при повышенных температурах (до 85-90°C). В качестве реагентов используют восстановитель - гидразингидрат и щелочь.A method of producing magnetic nanostructured powder of agglomerates of the Fe-Co-Ni system is carried out by the interaction of precursors, which are used as aqueous solutions of salts of iron, cobalt and nickel in the form of chlorides, sulfates or nitrates. Their mixture interacts with reagents at elevated temperatures (up to 85-90 ° C). As reagents, a reducing agent is used - hydrazine hydrate and alkali.

При осуществлении способа полученный порошок Fe-Co-Ni имеет высокую чистоту - суммарное содержание посторонних примесей не более 0,1 массовых процентов от образца порошка (фиг. 1). Выбранный способ получения имеет ряд преимуществ: легко масштабируется, позволяет снизить стоимость получаемого продукта благодаря низкой энергоемкости способа и использованию недорогих исходных реактивов.When implementing the method, the obtained Fe-Co-Ni powder has high purity — the total content of foreign impurities is not more than 0.1 mass percent of the powder sample (Fig. 1). The selected production method has several advantages: it is easily scalable, it allows to reduce the cost of the resulting product due to the low energy intensity of the method and the use of inexpensive starting reagents.

Наноструктурированная система железо-кобальт-никель представляет собой нанокристаллиты размерами менее 20 нм (по уширению дифракционного профиля - фиг.2), компактно сложенные в агрегаты размерами от 40 до 80 нм (определено по фотографиям атомно-силового микроскопа - фиг.3), слагающие, в свою очередь, малопористые сфероподобные агломераты размерами от 100 до 200 нм (по электронно-микроскопическим фотографиям - фиг.4). Чем меньше величина частицы, которую можно сравнить с величиной единичного магнитного домена для металлов (железо - 15 нм, кобальт и никель - 70 нм), тем выше магнитные характеристики (фиг.5, 6).The nanostructured iron-cobalt-nickel system is a nanocrystallite with dimensions less than 20 nm (by broadening the diffraction profile - figure 2), compactly folded into aggregates with sizes from 40 to 80 nm (determined from photographs of an atomic force microscope - figure 3), , in turn, low-porous sphere-like agglomerates with sizes from 100 to 200 nm (according to electron microscopic photographs - figure 4). The smaller the particle size, which can be compared with the value of a single magnetic domain for metals (iron - 15 nm, cobalt and nickel - 70 nm), the higher the magnetic characteristics (Figs. 5, 6).

Каждая составляющая агломерата представляет собой твердый раствор Fe-Co-Ni с объемноцентрированной кубической (ОЦК) решеткой, в узлах которой чередуются атомы кобальта, никеля и железа, что определяется при анализе рентгенодифракционных профилей системы, положение которых соответствует данной кристаллической структуре (фиг.2). Рефлексов каких-либо других кристаллических структур не наблюдается. При рентгенофлуоресцентном и атомно-эмиссионном спектральном анализе порошка, содержащего наноструктурированные частицы металлов, а именно железо, кобальт и никель, обнаруживаются в количествах, соответствующих заложенным в прекурсорах при синтезе, что также подтверждает их совместное нахождение в одной кристаллической фазе. Также формирование твердого раствора доказывается из рассчитанных параметров решетки (фиг.7), которые укладываются на прямые, соответствующие изоконцентрационным срезам.Each component of the agglomerate is a solid solution of Fe-Co-Ni with a body-centered cubic (bcc) lattice, in the nodes of which the atoms of cobalt, nickel and iron alternate, which is determined by analyzing the X-ray diffraction profiles of the system, the position of which corresponds to this crystal structure (Fig. 2) . Reflections of any other crystalline structures are not observed. During X-ray fluorescence and atomic emission spectral analysis of a powder containing nanostructured metal particles, namely iron, cobalt and nickel, are found in quantities corresponding to those contained in the precursors in the synthesis, which also confirms their joint presence in one crystalline phase. Also, the formation of a solid solution is proved from the calculated lattice parameters (Fig. 7), which are laid on straight lines corresponding to isoconcentration slices.

Частицы порошка имеют высокую плотность (измеренные значения пикнометрической плотности 7-8 г/см3) и являются механически прочными (по результатам воздействия ультразвука они не подвергаются дезагрегации, при прессовании не разрушаются - фиг.3). Удельная поверхность полученного порошка, определенная по методу БЭТ (метод Брунауэра, Эммета и Тейлора), составляет около 5-6 м2/г.The powder particles have a high density (the measured values of the pycnometric density of 7-8 g / cm 3 ) and are mechanically strong (according to the results of exposure to ultrasound, they do not undergo disaggregation, they do not collapse when pressed - Fig. 3). The specific surface area of the obtained powder, determined by the BET method (Brunauer, Emmett and Taylor method), is about 5-6 m 2 / g.

Для достижения высоких магнитных и эксплуатационных характеристик выбраны металлы Fe, Co и Ni, так как железо-кобальт - высокомагнитный сплав и одновременно кобальт с никелем предохраняют железо от коррозии.To achieve high magnetic and operational characteristics, Fe, Co, and Ni metals were chosen, since iron-cobalt is a high-magnetic alloy and at the same time cobalt with nickel protects the iron from corrosion.

Способ получения магнитных наноструктурированых твердорастворных порошков железо-кобальт-никель реализуется следующим образом: готовят смесь растворов солей: m1 железа, m2 кобальта, m3 никеля в 120 мл дистиллированной воды. При непрерывном перемешивании на нагревательном элементе раствор доводят до 85-95°C. Далее в раствор добавляют расчетное количество гидроксида натрия для осаждения гидроксидов металлов железа, кобальта и никеля. Также при его добавлении увеличивается восстановительная способность гидразингидрата, вводимого в раствор далее. Постоянное интенсивное перемешивание необходимо для равномерного формирования компонентов по всему реакционному объему. После смесь выдерживают в течение 10-15 сек при постоянном перемешивании для полного осаждения гидроксидов металлов. Нагрев прекращают и добавляют расчетное количество раствора гидразингидрата. Время протекания реакции восстановления составляет от 10 до 20 мин. По всему объему равномерно образуются нанодисперсные частицы железо-кобальт-никель, формирование которых фиксируется визуально. Чем более равномерно формируются частицы в объеме, тем мельче будет порошок. Выход продукта составляет 90-95% от теоретического.A method for producing magnetic nanostructured solid-solution powders of iron-cobalt-nickel is implemented as follows: prepare a mixture of salt solutions: m 1 iron, m 2 cobalt, m 3 nickel in 120 ml of distilled water. With continuous stirring on the heating element, the solution was brought to 85-95 ° C. Next, the calculated amount of sodium hydroxide is added to the solution to precipitate the hydroxides of the metals iron, cobalt and nickel. Also, when added, the reducing ability of hydrazine hydrate, which is introduced into the solution further, increases. Constant vigorous stirring is necessary to uniformly form components throughout the reaction volume. After the mixture is kept for 10-15 seconds with constant stirring for the complete precipitation of metal hydroxides. Heating is stopped and the calculated amount of hydrazine hydrate solution is added. The duration of the reaction of recovery is from 10 to 20 minutes Across the entire volume, nanodispersed iron-cobalt-nickel particles are uniformly formed, the formation of which is visually fixed. The more uniform the particles are formed in the volume, the finer the powder. The product yield is 90-95% of theoretical.

При осуществлении способа полученный наноразмерный порошок частиц-агломератов Fe-Co-Ni имеет высокую чистоту - суммарное массовое содержание железа, кобальта и никеля по результатам рентгенофлуоресцентного и атомно-эмиссионного спектрального анализов достигает 99,9% (фиг.1).When implementing the method, the obtained nanosized powder of Fe-Co-Ni agglomerate particles has high purity - the total mass content of iron, cobalt and nickel according to the results of X-ray fluorescence and atomic emission spectral analyzes reaches 99.9% (Fig. 1).

На фиг.1 показаны результаты рентгенофлуоресцентного анализа элементного состава порошка, состоящего из наноструктурированных агломератов системы Fe-Co-Ni состава 80/10/10 масс. % соответственно.Figure 1 shows the results of x-ray fluorescence analysis of the elemental composition of the powder, consisting of nanostructured agglomerates of the Fe-Co-Ni system with a composition of 80/10/10 mass. % respectively.

На фиг.2 представлена типичная дифрактограмма наноструктурированного порошка системы Fe-Co-Ni для состава 80/10/10 масс. % соответственно (рефлекс для ОЦК структуры 111 на 57-58°, уширение рефлексов соответствует размерам нанокристаллитов).Figure 2 presents a typical diffraction pattern of a nanostructured powder of the Fe-Co-Ni system for a composition of 80/10/10 mass. %, respectively (reflex for bcc structure 111 by 57–58 °, broadening of reflections corresponds to the size of nanocrystallites).

На фиг.3 приведено изображение наноструктурированного скомпактированного порошка агломератов Fe-Co-Ni, полученное с помощью атомно-силового микроскопа для состава 40/50/10 масс. % соответственно.Figure 3 shows an image of a nanostructured compacted powder of Fe-Co-Ni agglomerates obtained using an atomic force microscope for a composition of 40/50/10 mass. % respectively.

На фиг.4 представлено растровое электронное изображение агломератов нанопорошка Fe-Co-Ni состава 40/50/10 масс. % соответственно (агломераты размерами 100-200 нм).Figure 4 presents a raster electronic image of agglomerates of nanopowder Fe-Co-Ni composition 40/50/10 mass. %, respectively (agglomerates with sizes of 100-200 nm).

На фиг.5 приведены результаты измерения магнитных характеристик для состава Fe-Co-Ni 60/30/10 масс. % соответственно.Figure 5 shows the results of measuring the magnetic characteristics for the composition of Fe-Co-Ni 60/30/10 mass. % respectively.

На фиг.6 приведена типичная зависимость намагниченности насыщения в зависимости от температуры. Показана весьма слабая зависимость величины σ от температуры образцов, что является важным эксплуатационным свойством системы.Figure 6 shows a typical dependence of the saturation magnetization as a function of temperature. A very weak dependence of σ on the temperature of the samples is shown, which is an important operational property of the system.

На фиг.7 показана зависимость параметра решетки системы Fe-Co-Ni от содержания кобальта. Прямолинейный характер зависимости говорит об образовании твердого раствора.7 shows the dependence of the lattice parameter of the Fe-Co-Ni system on the cobalt content. The straightforward nature of the relationship indicates the formation of a solid solution.

При анализе частиц нанопорошка железа-кобаль-никель при помощи метода широкоугольной рентгенографии (фиг.2) установлено, что размер нанокристаллитов составляет от 5 до 20 нм (определено по уширению дифракционных максимумов при помощи метода Шерера). Наноструктурированные агломераты системы железо-кобальт-никель имеют сферические структуры диаметром от 100 до 200 нм (фиг.4). Полученный порошок не имеет посторонних примесей и загрязнений, что показано на фиг.1, и согласуется с данными на фиг.2. Положение пика на фиг.2 соответствует фазе металлических железа, кобальта и никеля с объемноцентрированной кубической решеткой, а их уширение указывает на нанокристаллическое состояние вещества. Индивидуальный кобальт имеет гексагональную плотнейшую упаковку с максимумом на 53°, которого мы не наблюдаем на дифрактограмме, следовательно, это говорит о его полном встраивании в объемноцентрированную кубическую решетку. Индивидуальный же никель имеет гранецентрированную кубическую решетку с максимумом на 56°, чего не представлено на дифрактограмме ввиду полного встраивания никеля в кристаллическую структуру, характерную для железа.When analyzing particles of an iron-cobaln-nickel nanopowder using the method of wide-angle radiography (Fig. 2), it was found that the size of nanocrystallites is from 5 to 20 nm (determined by the broadening of diffraction peaks using the Scherrer method). Nanostructured agglomerates of the iron-cobalt-nickel system have spherical structures with a diameter of 100 to 200 nm (Fig. 4). The resulting powder has no impurities and impurities, as shown in figure 1, and is consistent with the data in figure 2. The peak position in FIG. 2 corresponds to the phase of metallic iron, cobalt and nickel with a body-centered cubic lattice, and their broadening indicates the nanocrystalline state of the substance. Individual cobalt has a densely packed hexagonal packing with a maximum of 53 °, which we do not observe in the diffractogram, therefore, this indicates its full integration into a body-centered cubic lattice. Individual nickel has a face-centered cubic lattice with a maximum of 56 °, which is not shown in the diffractogram due to the complete incorporation of nickel into the crystal structure characteristic of iron.

При рентгенофлуоресцентном и атомно-эмиссионном спектральном анализе порошка, содержащего наноструктурированные агломераты металлов, а именно железо, кобальт и никель, обнаруживаются в количестве, соответствующем заложенному при синтезе прекурсоров Fe, Co и Ni, что также подтверждает их совместное нахождение в одной кристаллической фазе, а их суммарное массовое содержание по результатам рентгенофлуоресцентного и атомно-эмиссионного спектрального анализа достигает 99,9% (фиг.1, 3).When X-ray fluorescence and atomic emission spectral analysis of a powder containing nanostructured metal agglomerates, namely iron, cobalt and nickel, are detected in an amount corresponding to that incorporated in the synthesis of Fe, Co and Ni precursors, which also confirms their joint presence in one crystalline phase, and their total mass content according to the results of x-ray fluorescence and atomic emission spectral analysis reaches 99.9% (figures 1, 3).

Пример 1 (для состава агломерированной системы Fe-Co-Ni 50/40/10) исходная реакционная смесь содержит 4,979 г гептагидрата сульфата железа, 3,231 г гексагидрата хлорида кобальта, гексагидрата хлорида никеля 0,624 г и 120 мл дистиллированной воды при постоянном перемешивании механической мешалкой (35 оборотов/мин). Количество прекурсора рассчитывается на 3 г чистого металла из соотношения молярная масса - заданное количество. Приготовленный раствор солей металлов нагревают до 85°C.Example 1 (for the composition of the agglomerated system Fe-Co-Ni 50/40/10) the initial reaction mixture contains 4.979 g of iron sulfate heptahydrate, 3.231 g of cobalt chloride hexahydrate, nickel chloride hexahydrate 0.624 g and 120 ml of distilled water with constant stirring with a mechanical stirrer ( 35 rpm). The amount of precursor is calculated on 3 g of pure metal from the ratio of molar mass - a given amount. The prepared solution of metal salts is heated to 85 ° C.

Затем при постоянном перемешивании добавляют 30 г сухого гидроксида натрия для осаждения гидроксидов металлов железа, кобальта и никеля.Then, with constant stirring, 30 g of dry sodium hydroxide are added to precipitate the hydroxides of the metals iron, cobalt and nickel.

После перемешивания в течение 10-15 сек в смесь добавляют 30 мл раствора гидразингидрата, предварительно отключив нагревание. Реакция протекает 15 минут при постоянном перемешивании, в это время во всем объеме фиксируется образование нанодисперсных частиц твердого раствора железо-кобальт-никель. Далее смесь фильтруют. Осадок черного цвета (наноструктурированный порошок агломератов металлов) промывают дистиллированной водой и изопропиловым спиртом с целью удаления возможных загрязнений побочными продуктами. Наноразмерный порошок агломератов железо-кобальт-никель сушат в условиях слабого вакуума (10-2 мм рт. ст.) в сушильном шкафу при температуре 40-50°C в течение часа. Хранят в бюксах. Намагниченность насыщения - 200 Гс·см3/г.After stirring for 10-15 seconds, 30 ml of hydrazine hydrate solution is added to the mixture, having previously turned off the heating. The reaction proceeds for 15 minutes with constant stirring, at which time the formation of nanodispersed particles of an iron-cobalt-nickel solid solution is recorded in the entire volume. Next, the mixture is filtered. A black precipitate (nanostructured powder of metal agglomerates) is washed with distilled water and isopropyl alcohol in order to remove possible contaminants by-products. The nanosized powder of iron-cobalt-nickel agglomerates is dried under low vacuum (10 -2 mm Hg) in an oven at a temperature of 40-50 ° C for an hour. Store in boxes. The saturation magnetization is 200 G · cm 3 / g.

Остальные примеры выполнения получения наноразмерного порошка агломератов системы железо-кобальт-никель, выполняемые аналогично примеру 1, сведены в таблицу. Примеры показывают изменение магнитных свойств при варьировании состава компонентов в полученном агломерате.Other examples of the production of nanosized powder agglomerates of the iron-cobalt-nickel system, performed analogously to example 1, are summarized in table. The examples show a change in magnetic properties with varying composition of the components in the resulting agglomerate.

Экспериментально установлено, что получены наноструктурированные частицы металлов в виде твердого раствора системы Fe-Co-Ni, образующие агломераты размером 100-200 нм (против 3-10 мкм в прототипе).It was experimentally established that nanostructured metal particles were obtained in the form of a solid solution of the Fe-Co-Ni system, forming agglomerates 100-200 nm in size (against 3-10 microns in the prototype).

Намагниченность насыщения σ достигает 200 Гс·см3/г против 100-150 Гс·см3/г в прототипе.The saturation magnetization σ reaches 200 G · cm 3 / g against 100-150 G · cm 3 / g in the prototype.

При осуществлении способа синтеза порошок Fe-Co-Ni имеет высокую чистоту - суммарное содержание посторонних примесей не более 0,1 массовых процентов от образца порошка.When implementing the synthesis method, the Fe-Co-Ni powder has high purity — the total content of impurities is not more than 0.1 mass percent of the powder sample.

Преимущества способа синтеза: легко масштабируется, позволяет снизить стоимость получаемого продукта благодаря низкой энергоемкости способа и использованию недорогих исходных реактивов, отсутствие загрязняющих факторов.Advantages of the synthesis method: easy to scale, reduces the cost of the resulting product due to the low energy intensity of the method and the use of low-cost starting reagents, the absence of polluting factors.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (1)

Магнитный наноструктурированный порошок частиц системы железо-кобальт-никель, характеризующийся тем, что каждая частица порошка содержит, мас. %: никель 10-20, кобальт 10-50, железо остальное, при этом состоит из нанокристаллитов размерами менее 20 нм, компактно сложенных в агрегаты размерами от 40 до 80 нм с образованием агломератов сферической формы с размерами от 100 до 200 нм. Magnetic nanostructured powder of particles of the iron-cobalt-nickel system, characterized in that each powder particle contains, by weight. %: nickel 10-20, cobalt 10-50, iron the rest, while it consists of nanocrystallites with sizes less than 20 nm, compactly folded into aggregates with sizes from 40 to 80 nm with the formation of spherical agglomerates with sizes from 100 to 200 nm.
RU2014111571/02A 2014-03-25 2014-03-25 Magnetic nanostructure powder of particles of system iron-cobalt-nickel RU2566140C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014111571/02A RU2566140C1 (en) 2014-03-25 2014-03-25 Magnetic nanostructure powder of particles of system iron-cobalt-nickel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014111571/02A RU2566140C1 (en) 2014-03-25 2014-03-25 Magnetic nanostructure powder of particles of system iron-cobalt-nickel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2566140C1 true RU2566140C1 (en) 2015-10-20

Family

ID=54327616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014111571/02A RU2566140C1 (en) 2014-03-25 2014-03-25 Magnetic nanostructure powder of particles of system iron-cobalt-nickel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2566140C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708195C1 (en) * 2019-04-18 2019-12-04 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) Magnetic nanostructured powder of cadmium - nickel system particles
RU2824638C1 (en) * 2024-02-20 2024-08-12 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Soft magnetic high-entropy alloy

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2427451C2 (en) * 2009-11-16 2011-08-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") Method of producing nanocrystalline magnetic powder for fabricating wideband radar absorbent materials
RU2432232C1 (en) * 2010-04-05 2011-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) Method of producing nano-sized powders of iron-cobalt solid solution

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2427451C2 (en) * 2009-11-16 2011-08-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") Method of producing nanocrystalline magnetic powder for fabricating wideband radar absorbent materials
RU2432232C1 (en) * 2010-04-05 2011-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) Method of producing nano-sized powders of iron-cobalt solid solution

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КУЩЕВСКАЯ Н.Ф. и др. Магнитные Fe-Co-Ni наночастицы, полученные восстановлением из смеси оксалатов. Доповiдi Нацioнальноi академii наук Украiни, 2007, N11, с.93-98. *
КУЩЕВСКАЯ Н.Ф. и др. Синтез ферромагнитных наноразмерных порошков Fe-Co-Ni. Сообщение III. Особенности кристаллической структуры и фазового состава. Наноструктурное материаловедение, 2008, N1, c.27-32 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708195C1 (en) * 2019-04-18 2019-12-04 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) Magnetic nanostructured powder of cadmium - nickel system particles
RU2824638C1 (en) * 2024-02-20 2024-08-12 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Soft magnetic high-entropy alloy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Farhadi et al. Synthesis, characterization, and investigation of optical and magnetic properties of cobalt oxide (Co 3 O 4) nanoparticles
Farhadi et al. Simple preparation of ferromagnetic Co 3 O 4 nanoparticles by thermal dissociation of the [Co II (NH 3) 6](NO 3) 2 complex at low temperature
Yadav et al. Mechanical milling: a top down approach for the synthesis of nanomaterials and nanocomposites
Guan et al. Nickel flower-like nanostructures composed of nanoplates: one-pot synthesis, stepwise growth mechanism and enhanced ferromagnetic properties
Sunny et al. Synthesis and properties of highly stable nickel/carbon core/shell nanostructures
Gao et al. Novel tunable hierarchical Ni–Co hydroxide and oxide assembled from two-wheeled units
Jeevanandam et al. Synthesis of α-cobalt (II) hydroxide using ultrasound radiation
Anandha Babu et al. An investigation of flower shaped NiO nanostructures by microwave and hydrothermal route
US20110197710A1 (en) Making metal and bimetal nanostructures with controlled morphology
Rafique et al. Controlled synthesis, phase formation, growth mechanism, and magnetic properties of 3-D CoNi alloy microstructures composed of nanorods
Hoghoghifard et al. Influence of annealing temperature on structural, magnetic, and dielectric properties of NiFe2O4 nanorods synthesized by simple hydrothermal method
Salavati-Niasari et al. Controlled synthesis of spherical α-Ni (OH) 2 hierarchical nanostructures via a simple hydrothermal process and their conversion to NiO
Nakate et al. Microwave assisted synthesis and characterizations of NiCo2O4 nanoplates and electrical, magnetic properties
Kharisov et al. Nanostructures with animal-like shapes
Li et al. Hollow CoNi alloy submicrospheres consisting of CoNi nanoplatelets: facile synthesis and magnetic properties
Bao et al. Synthesis and size-dependent magnetic properties of single-crystalline hematite nanodiscs
Guo et al. Surfactant-assisted solvothermal synthesis of pure nickel submicron spheres with microwave-absorbing properties
Karthick et al. Synthesis of nano-bound microsphere Co 3 O 4 by simple polymer-assisted sol–gel technique
RU2566140C1 (en) Magnetic nanostructure powder of particles of system iron-cobalt-nickel
Ficai et al. Synthesis and characterization of mesoporous magnetite based nanoparticles
Yao et al. Wet chemical synthesis and magnetic properties of core–shell nanocolumns of Ni (OH) 2@ Co (OH) 2 and their oxides
RU2486033C1 (en) Method of producing nano-sized powders of iron-nickel solid solution
JPWO2017164083A1 (en) Metal-substituted titanium oxide and method for producing metal-substituted titanium oxide sintered body
Zhu et al. Template‐Free Synthesis of Magnetic Chains Self‐Assembled from Urchin‐Like Hierarchical Ni Nanostructures
Baqiya et al. Spinel-structured nanoparticles for magnetic and mechanical applications

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210326